Neutriino-observatorio Icecube on Etelämantereella maantieteellisellä etelänavalla. Se koostuu pitkistä ilmaisimista, jotka on upotettu pystysuoraan syvälle mannerjäähän. Kuva: NATIONAL SCIENCE FOUNDATION
Neutriino-observatorio Icecube on Etelämantereella maantieteellisellä etelänavalla. Se koostuu pitkistä ilmaisimista, jotka on upotettu pystysuoraan syvälle mannerjäähän. Kuva: NATIONAL SCIENCE FOUNDATION

Musta aukko repi kaukaisen tähden. Syntynyt suurienerginen neutriino havaittiin Etelämantereella.

Jossain kaukaisessa galaksissa 750 miljoonan valovuoden päässä supermassiivinen musta aukko repi riekaleiksi liian lähelle ajautuneen tähden.

Mustan aukon ja tähden kohtaaminen aiheutti valtavan energiapurkauksen, joka syöksi matkaan joukon neutriinoiksi kutsuttuja alkeishiukkasia.

Ne kiitivät lähes valon nopeudella läpi avaruuden ja aina maapallolle saakka. Sitten yksi näistä hiukkasista jäi Etelämantereella sijaitsevan havainnointilaitteen haaviin.

Sisältö jatkuu mainoksen jälkeen

Kyseessä on vasta toinen kerta, kun tutkijat ovat onnistuneet jäljittämään aurinkokunnan ulkopuolelta matkustaneen kosmisen neutriinon lähtöpaikan.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Löydös on merkittävä, sillä tällaisten kosmisten neutriinojen havaitseminen on hiukkastieteen suurimpia haasteita. Tähän asti niiden alkuperä onkin ollut suurelta osin mysteeri.

Tutkimus julkaistiin Nature Astronomy -tiedelehdessä.

Neutriinot ovat alkeishiukkasia eli ainetta sen kaikkein pienimmässä muodossa. Yhdessä muiden alkeishiukkasten kanssa ne muodostavat kaiken aineen.

Neutriinot ovat valohiukkasten eli fotonien jälkeen maailmankaikkeuden toiseksi yleisimpiä hiukkasia. Niitä on aivan kaikkialla: tälläkin hetkellä maapallon läpi vilistää valtava määrä neutriinoja, ja sinunkin lävitsesi niitä kulkeutuu joka sekunti miljardeja.

Neutriinojen havaitseminen on vaikeaa, sillä niistä ei voi saada suoria havaintoja.

Neutriino muuttuu näkyväksi vain törmätessään muihin hiukkasiin, esimerkiksi atomin rakenneosasiin protoneihin. Törmäyksestä syntyy uusia hiukkasia, jotka voidaan havaita hiukkasilmaisimilla.

Tällaisia kohtaamisia syntyy kuitenkin hyvin harvoin. Neutriinot ovat niin pieniä, että pallon muodossa niiden halkaisija olisi 0,00000000000000000000­00000000000000000001 senttimetriä.

Niillä ei ole sähkövarausta, joten sähkökentät ja magneetit eivät niihin vaikuta. Massaltaan ne ovat niin mitättömiä, ettei painovoimallakaan ole niihin juuri vaikutusta.

Kokonsa vuoksi neutriinot ovatkin kenties maailmankaikkeuden läpitunkevinta ainetta, kuin haamuja, jotka kulkevat lähes minkä tahansa aineen läpi jälkeäkään jättämättä.

Kun neutriino ampaisee liikkeelle, se kiitää luotisuoraan läpi avaruuden ja jatkaa matkaansa ikuisesti.

Jotta neutriino voitaisiin pysäyttää, tarvitaan valtavasti ainetta. Etelämantereella sijaitseva Icecube-observatorio kalastaa neutriinoja yli 5 000 valonilmaisimella, jotka on kaivettu jään sisälle kuutiokilometrin kokoiselle alueelle.

Valtaosa neutriinoista on peräisin maapallon ilmakehästä, jossa niitä syntyy kaasujen ja kosmisten hiukkasten törmäyksissä. Neutriinoja syntyy myös ydinreaktioista, esimerkiksi Auringosta.

Aurinkokunnan ulkopuolelta saapuvia neutriinoja kutsutaan suurienergisiksi, kosmisiksi neutriinoiksi. Niitä havaitaan vuosittain kymmenkunta. Vain kaksi kertaa tutkijat ovat onnistuneet jäljittämään kosmisen neutriinon alkuperän.

Tuorein löydös tehtiin syksyllä 2019. Neutriinoilmaisin nappasi lokakuussa välähdyksen, jonka arveltiin matkustaneen maapallolle jostain kauempaa avaruudesta. Tutkijat hälyttivät apuun joukon tähtitieteilijöitä, jotka suuntasivat teleskooppinsa neutriinon lähtöpaikan suuntaan.

He löysivät alueelta tähden, joka oli juuri ajautumassa supermassiivisen mustan aukon kitaan. Mustan aukon ja tähden väkivaltainen kohtaaminen aiheutti valtavan energiapurkauksen, joka oli mahdollista havaita maapallolta.

Suurienergisen neutriinon syntymiseksi vaaditaan hiukkanen, yleensä protoni, joka kiihtyy tavanomaista suurempaan nopeuteen ja törmää sitten toiseen hiukkaseen, esimerkiksi protoniin tai fotoniin.

Törmäys hajottaa hiukkasen pienempiin osasiinsa, mukaan lukien neutriinoihin.

Maailmankaikkeudesta ajatellaan löytyvän vain muutamia tapahtumia, jotka voivat toimia tällaisina kosmisina hiukkaskiihdyttiminä. Tuoreen havainnon perusteella näyttäisi siltä, että tähden ja mustan aukon kohtaaminen on niistä yksi.

Musta aukko on paljastunut kosmisen neutriinon lähtöpaikaksi aikaisemminkin. Tutkijat onnistuivat jäljittämään kosmisen neutriinon alkuperän ensimmäisen kerran vuonna 2017. Silloin Icecube nappasi välähdyksen, jonka suunnaksi osoittautui Kuun kokoinen alue Orionin tähdistön läheltä.

Tähtitieteilijät suuntasivat teleskooppinsa taivaalle ja löysivät vajaan miljardin valovuoden päästä blasaarin eri rajusti säteilyä syöksevän mustan aukon galaksin keskustassa.

JeeSe
Seuraa 
Viestejä890

On se aika huimaa, kun yksi hiukkanen havaitaan ja siitä pystytään heti varmuudella sanomaan mistä se lähti miljardeja vuosia sitten liikkeelle.

  • ylös 11
  • alas 1
Sisältö jatkuu mainoksen alla